KR100902093B1 - Optical Measurement Method of Size and Number of Liquid Droplet/Plug or Micro-particle Using Visible Range Light in Microchannel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세유체 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로서, 가시 광선을 포함한 빛이 물질을 투과한 광량을 광전자증배관으로 시간에 따른 광량을 측정하고, 광량 변화로 물질의 개수를 알 수 있으며, 주입 속도, 랩온어칩의 미세채널 폭, 시간 등을 통하여 물질의 크기를 용이하게 산출할 수 있고, 랩온어칩을 확대한 대물 렌즈와 광전자증배관 간에 미세채널의 특정 영역만 볼 수 있도록 홀을 형성시켜 선택적으로 영역의 광량을 측정할 수 있는 미세유체 측정장치 및 측정방법을 제공하기 위한 것으로서, 그 기술적 구성은 빛을 조사하는 광원; 상기 광원에서 조사된 빛이 입사되는 미세채널을 가지는 랩온어칩; 상기 랩온어칩의 미세채널로 제1 물질과 제2 물질을 일정 속도로 주입하는 펌프; 상기 미세채널을 볼 수 있도록 상기 랩온어칩의 영상을 확대시키는 대물 렌즈; 상기 랩온어칩의 미세채널을 통과한 가시 광선의 광량을 측정하는 광전자증배관; 상기 광전자증배관으로 입사된 광량으로 상기 미세채널에 형성된 제1 물질 및 제2 물질의 부피 및 개수를 산출할 수 있는 결과 산출기; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a microfluidic measuring device and a method for measuring the amount of light transmitted over a material including visible light through a photomultiplier tube with time, and the number of materials can be determined by changing the amount of light, injection The size of the material can be easily calculated through speed, microchannel width, and time of the lab-on-a-chip, and holes are formed between the objective lens of the lab-on-a-chip and the photomultiplier tube to see only a specific area of the microchannel. In order to provide a microfluidic measuring device and a measuring method capable of selectively measuring the amount of light in the region, the technical configuration includes a light source for irradiating light; A lab-on-a-chip having microchannels through which light emitted from the light source is incident; A pump for injecting a first material and a second material into the microchannel of the lab-on-a-chip at a constant speed; An objective lens for enlarging an image of the lab-on-a-chip to view the microchannel; A photomultiplier tube measuring the amount of visible light passing through the microchannel of the lab-on-a-chip; A result calculator capable of calculating the volume and number of the first material and the second material formed in the microchannel by the amount of light incident on the photomultiplier tube; Characterized in that comprises a.
랩온어칩, 미세유체방울, 플러그, 크기, 개수, 선택적 영역, 광량 Lab-on-a-chip, microfluidic droplets, plugs, size, number, selective area, amount of light
Description
도 1은 본 발명에 따른 미세유체 측정장치를 개략적으로 도시한 블록도.1 is a block diagram schematically showing a microfluidic measuring device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 미세유체 측정장치의 주입 속도에 따른 크기를 비교한 도.Figure 2 is a view comparing the size according to the injection rate of the microfluidic measuring device according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 미세유체 측정장치 중 결과 산출기로 출력된 그래프.Figure 3 is a graph output to the result calculator of the microfluidic measuring device according to the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 측정장치를 개략적으로 도시한 블록도.Figure 4 is a block diagram schematically showing a microfluidic measuring device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 실시예인 도 4를 개략적으로 도시한 사시도.5 is a perspective view schematically showing FIG. 4 which is an embodiment according to the present invention;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 측정장치를 개략적으로 도시한 블록도.Figure 6 is a block diagram schematically showing a microfluidic measuring device according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 따른 일 실시예인 도 6을 개략적으로 도시한 정면도.7 is a front view schematically showing FIG. 6 which is an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 미세유체 측정방법을 개략적으로 도시한 흐름도.8 is a flow chart schematically showing a microfluidic measuring method according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 미세유체 측정방법 중 미세유체의 크기 및 개수를 산출하는 방법을 개략적으로 도시한 흐름도.Figure 9 is a flow chart schematically showing a method of calculating the size and number of microfluids in the microfluidic measuring method according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 간단한 설명> <Brief description of reference numerals for the main parts of the drawings>
1: 미세유체 측정장치 10: 광원1: Microfluidic measuring device 10: Light source
21: 제1 펌프 23: 제2 펌프21: first pump 23: second pump
30: 랩온어칩 31: 유입부30: lab-on-a-chip 31: inlet
33: 미세채널 35: 배출부33: microchannel 35: discharge section
40: 대물 렌즈 50: 광전자증배관40: objective lens 50: photomultiplier tube
60: 결과 산출기 61: 결과 표시부60: result calculator 61: result display unit
70: 접안 렌즈 80: 영상 장치70: eyepiece 80: video device
90: 선택적 관찰 수단90: selective observation means
본 발명은 미세유체 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가시 광선을 포함한 빛이 물질을 투과한 광량을 광전자증배관으로 시간에 따른 광량을 측정하고, 광량 변화로 물질의 개수를 알 수 있으며, 주입 속도, 랩온어칩의 미세채널 폭, 시간 등을 통하여 물질의 크기를 용이하게 산출할 수 있고, 랩온어칩을 확대한 대물 렌즈와 광전자증배관 간에 미세채널의 특정 영역만 볼 수 있도록 홀을 형성시켜 선택적으로 영역의 광량을 측정할 수 있는 미세유체 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic measuring apparatus and a measuring method, and more particularly, the amount of light transmitted over a material by light including visible light is measured with a photomultiplier tube, and the number of materials is determined by the change in the amount of light. The size of the material can be easily calculated through the injection speed, the width of the microchannel of the lab-on-a-chip, and the time, and only a specific region of the microchannel can be seen between the objective lens and the photomultiplier tube. It relates to a microfluidic measuring device and a measuring method capable of selectively measuring the amount of light in the area by forming a hole so that.
일반적으로, 랩온어칩(Lab-on-a-chip)은 미세채널을 구비하고, 사용자가 분리하고자 하는 물질을 주입하고 분리시키거나 또는 배열시켜 동시에 여러 화학 반응을 시킬 수 있는 초소형칩을 일컫는다.In general, a lab-on-a-chip refers to a microchip having microchannels and capable of simultaneously performing various chemical reactions by injecting, separating, or arranging materials to be separated by a user.
여기서, 레이저를 이용하여 미세유체방울 또는 플러그(Plug)의 크기를 측정하는 장치 및 방법은 레이저가 랩온어칩 내의 용액을 투과할 때, 측정되는 광량의 차이에 의하여 칩 내에 방울이 형성되는 모양을 형상화하고, 미세 채널 내부에서 미세유체방울, 플러그, 미세입자 등이 지나갈 때 사진을 촬영하여, 확대 배율과 사진상의 크기를 고려하고, 그 크기를 계산하는 방법이다.Here, an apparatus and method for measuring the size of a microfluidic droplet or a plug using a laser shape a shape in which a drop is formed in a chip due to a difference in the amount of light measured when the laser penetrates a solution in a lab-on-a-chip. When the microfluidic droplets, plugs, and microparticles pass through the inside of the microchannel, a photograph is taken to consider the magnification and the size of the photo, and calculate the size thereof.
그러나, 레이저를 이용하여 랩온어칩 내의 유체의 크기를 측정하는 방법은 레이저와 같은 고가의 장비가 요구되고, 레이저 파장 내에서 측정하므로 측정 범위가 좁고, 이에 따라 랩온어칩의 물질도 레이저에 맞도록 구비되어야 하고, 확대 배율과 사진상의 크기를 고려하여 크기 및 개수를 측정하는 데 어려움이 있는 등의 문제점이 있었다.However, the method of measuring the size of the fluid in the lab-on-a-chip using a laser requires expensive equipment such as a laser, and the measurement range is narrow because the measurement is performed within the laser wavelength, so that the material of the lab-on-a-chip is also suitable for the laser. It should be provided so as to have a problem in that it is difficult to measure the size and number in consideration of the magnification and the size of the picture.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 가시 광선을 포함한 빛이 물질을 투과한 광량을 광전자증배관으로 시간에 따른 광량을 측정하고, 광량 변화로 물질의 개수를 알 수 있으며, 주입 속도, 랩온어칩의 미세채널 폭, 시 간 등을 통하여 물질의 크기를 용이하게 산출할 수 있고, 랩온어칩을 확대한 대물 렌즈와 광전자증배관 간에 미세채널의 특정 영역만 볼 수 있도록 홀을 형성시켜 선택적으로 영역의 광량을 측정할 수 있는 미세유체 측정장치 및 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, by measuring the amount of light over time by the photomultiplier tube the amount of light transmitted through the material light including visible light, the number of materials can be determined by the amount of light changes, injection The size of the material can be easily calculated through speed, the width of the micro-channel of the lab-on-a-chip, and the time, and holes can be seen between the objective lens and the photomultiplier tube where the lab-on-a-chip is enlarged. An object of the present invention is to provide a microfluidic measuring device and a measuring method capable of forming and selectively measuring the amount of light in a region.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 빛을 조사하는 광원; 상기 광원에서 조사된 빛이 입사되는 미세채널을 가지는 랩온어칩; 상기 랩온어칩의 미세채널로 제1 물질과 제2 물질을 일정 속도로 주입하는 펌프; 상기 미세채널을 볼 수 있도록 상기 랩온어칩의 영상을 확대시키는 대물 렌즈; 상기 랩온어칩의 미세채널을 통과한 가시 광선의 광량을 측정하는 광전자증배관; 상기 광전자증배관으로 입사된 광량으로 상기 미세채널에 형성된 제1 물질 및 제2 물질의 부피 및 개수를 산출할 수 있는 결과 산출기; 를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a light source for irradiating light; A lab-on-a-chip having microchannels through which light emitted from the light source is incident; A pump for injecting a first material and a second material into the microchannel of the lab-on-a-chip at a constant speed; An objective lens for enlarging an image of the lab-on-a-chip to view the microchannel; A photomultiplier tube measuring the amount of visible light passing through the microchannel of the lab-on-a-chip; A result calculator capable of calculating the volume and number of the first material and the second material formed in the microchannel by the amount of light incident on the photomultiplier tube; It includes.
여기서, 상기 펌프가 미세채널로 주입한 제1 물질은 소수성인 이온성 액체를 이용하고, 제2 물질은 친수성인 PBS 버퍼를 이용하여 혼합되지 않도록 이루어지되, 제1 물질은 오일 또는 수성이상계(ATPS)를 이용할 수 있는 것을 특징으로 한다.Here, the first material injected into the microchannel by the pump is made of a hydrophobic ionic liquid, and the second material is not mixed using a hydrophilic PBS buffer, but the first material is an oil or an aqueous phase system (ATPS). ) Can be used.
또한, 상기 제1 물질은 미세채널방향에 수평으로 유입되고, 상기 제2 물질은 미세채널방향에 수직 또는 비스듬하게 유입되어, 상기 제2 물질로 제1 물질이 분리되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first material is introduced horizontally in the microchannel direction, and the second material is introduced perpendicularly or obliquely in the microchannel direction, characterized in that the first material is separated into the second material.
더불어, 상기 제1 물질을 일정 속도로 주입하고, 상기 제2 물질의 주입 속도 를 증가 및 감소시켜, 상기 제1 물질의 크기를 감소 및 증가시키거나 또는 제1 물질의 주입 속도를 증가 및 감소시키면서 제2 물질을 일정 속도로 주입하여 제1 물질의 크기를 증가 및 감소시키거나 또는 제1 물질 및 제2 물질의 주입 속도를 동시에 변화시켜 제1 물질의 크기를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the first material is injected at a constant rate, and the injection speed of the second material is increased and decreased, thereby reducing and increasing the size of the first material or increasing and decreasing the injection speed of the first material. The second material may be injected at a constant rate to increase and decrease the size of the first material, or simultaneously change the injection speed of the first material and the second material to change the size of the first material.
여기서, 상기 광전자증배관은 미세채널로 유입된 제1 물질 및 제2 물질을 투과한 빛의 광량을 측정하되, 제1 물질 및 제2 물질이 이동됨에 따른 광량의 변화를 측정하는 것을 특징으로 한다.Here, the photomultiplier tube measures the amount of light transmitted through the first material and the second material introduced into the microchannel, and measures the change in the amount of light as the first material and the second material are moved. .
그리고, 상기 미세채널 및 미세채널 내에 유입된 제1 물질 및 제2 물질에 대한 확대된 영상을 관찰할 수 있는 접안 렌즈; 를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.And, the eyepiece for viewing an enlarged image of the first material and the second material introduced into the microchannel and the microchannel; Characterized in that may further include.
또한, 상기 미세채널 내에 유입된 제1 물질 및 제2 물질의 영상을 디스플레이할 수 있는 영상 장치; 를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, an imaging device capable of displaying an image of the first material and the second material introduced into the microchannel; Characterized in that may further include.
더불어, 상기 결과 산출기는 상기 광전자증배관으로 입사된 광량을 시간에 따라 디스플레이하는 결과 표시부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체 측정장치.In addition, the result calculator includes a result display unit for displaying the amount of light incident on the photomultiplier tube with time; Microfluidic measuring device further comprising a.
이때, 상기 대물 렌즈와 광전자증배관 간에 상기 대물렌즈로 확대된 미세채널의 일부 영역의 광량만을 상기 광전자증배관에서 측정할 수 있도록 홀이 형성된 선택적 관찰 수단; 을 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.In this case, selective observation means having a hole formed between the objective lens and the photomultiplier tube to measure only the amount of light in a portion of the microchannel enlarged by the objective lens in the photomultiplier tube; Characterized in that may further include.
그리고, 상기 홀의 크기는 상기 대물렌즈로 확대된 채널의 폭에 대응하는 크기를 가지는 홀; 로 형성될 수 있는 것을 특징으로 한다.The hole may have a size corresponding to a width of a channel enlarged by the objective lens; Characterized in that can be formed.
또한, 가시 광선 영역의 광원을 제물대 상에 위치된 랩온어칩으로 입사시키는 제1 단계; 상기 랩온어칩의 미세채널에 소수성의 제1 물질과 친수성의 제2 물질을 일정 속도로 주입하고, 상기 미세채널을 대물렌즈로 확대시켜 이동하는 제1 물질 및 제2 물질을 투과한 광량을 광전자증배관으로 측정하는 제2 단계; 상기 광전자증배관으로 입사된 광량으로 상기 미세채널에 형성된 제1 물질 및 제2 물질의 부피 및 개수를 결과 산출기로 산출 및 디스플레이하는 제3 단계; 를 포함한다.In addition, a first step of injecting a light source in the visible light region to the lab-on-a-chip located on the object stage; Injecting a hydrophobic first material and a hydrophilic second material into the microchannel of the lab-on-a-chip at a constant speed, the photons are transmitted to the amount of light transmitted through the first material and the second material by moving the microchannel to the objective lens A second step of measuring by a multiplier; A third step of calculating and displaying the volume and number of the first material and the second material formed in the microchannel with the amount of light incident on the photomultiplier tube with a result calculator; It includes.
여기서, 제2 단계는 상기 제1 물질은 미세채널방향에 수평으로 유입되고, 상기 제2 물질은 미세채널방향의 수직 또는 비스듬하게 유입되어, 상기 제2 물질로 제1 물질이 분리되는 것을 특징으로 한다.Here, in the second step, the first material is introduced horizontally in the microchannel direction, and the second material is vertically or obliquely introduced in the microchannel direction, so that the first material is separated into the second material. do.
그리고, 제2 단계는 상기 제1 물질을 일정 속도로 주입하고, 상기 제2 물질의 주입 속도를 증가 및 감소시켜, 상기 제1 물질의 크기를 감소 및 증가시키거나 또는 제1 물질의 주입 속도를 증가 및 감소시키면서 제2 물질을 일정 속도로 주입하여 제1 물질의 크기를 증가 및 감소시키거나 또는 제1 물질 및 제2 물질의 주입 속도를 동시에 변화시켜 제1 물질의 크기를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.And the second step injects the first material at a constant rate and increases and decreases the rate of infusion of the second material, thereby reducing and increasing the size of the first material or increasing the rate of infusion of the first material. Injecting the second material at a constant rate while increasing and decreasing it to increase and decrease the size of the first material or to change the size of the first material by simultaneously changing the injection speed of the first material and the second material. It features.
더불어, 제3 단계는 대물렌즈로 확대된 미세채널의 일부 영역의 영상에 대하여, 상기 일부 영역으로 투과된 광량을 제한하도록 상기 대물렌즈와 광전자증배관 간에 형성된 홀을 통하여 광량을 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the third step is to measure the amount of light through the hole formed between the objective lens and the photomultiplier tube to limit the amount of light transmitted to the partial region for the image of the partial region of the microchannel enlarged by the objective lens. do.
여기서, 제3 단계는 상기 결과 산출기로 상기 미세채널을 통과하는 제1 물질 및 제2 물질에서 투과된 광량을 시간에 따라 정렬하는 단계; 상기 미세채널에 분리되도록 형성된 제1 물질 및 제2 물질의 부피를 상기 시간 및 속도를 통하여 산출하 는 단계; 상기 제1 물질 및 제2 물질의 길이와 상기 미세채널의 폭으로 상기 제1 물질 및 제2 물질의 길이를 산출하는 단계; 상기 제1 물질 및 제2 물질의 광량으로 상기 미세채널에 형성된 상기 제1 물질 및 제2 물질의 개수를 산출하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Here, the third step may be a step of aligning the amount of light transmitted from the first material and the second material passing through the microchannel with the result calculator over time; Calculating a volume of the first material and the second material formed to be separated in the microchannel through the time and the speed; Calculating lengths of the first material and the second material by lengths of the first material and the second material and widths of the microchannels; Calculating the number of the first material and the second material formed in the microchannel with the light amounts of the first material and the second material; Characterized in that comprises a.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 미세유체 측정장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 미세유체 측정장치(1)는 광원(10)과 제1 펌프(21)와 제2 펌프(23)와 랩온어칩(30)과 대물 렌즈(40)와 광전자증배관(50)과 결과 산출기(60)를 포함하여 이루어진다.1 is a block diagram schematically showing a microfluidic measuring device according to the present invention. As shown in the drawing, the
여기서, 상기 광원(10)은 약 400nm - 700nm 의 파장을 가지는데, 가시 광선을 포함하여 광원 장치에 따라 약간의 자외선 및 적외선의 파장을 가질 수 있으며, 이는 상기 랩온어칩(30)에 빛이 조사될 수 있는 위치로 구비된다.Here, the
그리고, 상기 제1 펌프(First Syringe Pump, 21)와 제2 펌프(Second Syringe Pump, 23)는 상기 랩온어칩(30)의 유입구(Inlet)로 각각 점도 및 특성이 다른 물질을 각기 다른 속도로 주입하도록 구비되는데, 제1 펌프(21)에서는 소수성인 제1 물질을 주입하고, 제2 펌프(23)에서는 친수성인 제2 물질을 주입하여, 상기 두 물질이 혼합되지 않도록 한다.The
여기서, 상기 제1 물질은 상기 랩온어칩(30)의 미세유체 유동방향에 수평되도록 유입부(31)에 주입되고, 상기 제2 물질도 상기 랩온어칩(30)의 미세유체 유동방향에 유입부(31)에 수평되도록 주입되나, 상기 제1 물질 및 제2 물질이 섞여 교차되도록 미세유체방울 또는 플러그(Plug)를 형성하는 미세채널(33)의 시작 부분(A)에서는 상기 제1 물질이 미세채널(33) 방향에 수평하도록 유입되고, 상기 제2 물질이 미세채널(33) 방향에 수직하도록 상, 하에서 유입된다.Here, the first material is injected into the
따라서, A 부분에서 제1 물질이 일정 속도로 유입되는 동안에, 상기 제2 물질은 상, 하 부분에서 일정 속도로 유입되기 때문에, 상기 제2 물질의 유입으로 인하여 상기 제1 물질은 미세유체방울 또는 플러그(Plug)를 형성한다.Therefore, while the first material is introduced at a constant speed in the portion A, the second material is introduced at a constant speed in the upper and lower portions, so that the first material is a microfluidic drop or A plug is formed.
더불어, 제1 물질이 일정 속도로 유입되고, 제2 물질의 유입 속도를 증가시키면, 제1 물질의 유입 속도에 비하여 상대적으로 제2 물질의 유입 속도가 증가되므로, 시간이 흐를수록 상기 제1 물질의 미세유체방울 또는 플러그(Plug)의 크기는 감소하게 되어, 상기 미세채널(33)의 유입부(31)에서 배출부(35)쪽으로 갈수록 상기 제1 물질의 크기는 증가하게된다.In addition, when the first material is introduced at a constant rate and the inflow rate of the second material is increased, the inflow rate of the second material is increased relative to the inflow rate of the first material. The size of the microfluidic droplet or the plug (Plug) is reduced, the size of the first material is increased toward the
반대로, 제1 물질이 일정 속도로 유입되고, 제2 물질의 유입 속도를 감소시키면, 제1 물질의 유입 속도에 비하여 상대적으로 제2 물질의 유입 속도가 감소되므로, 시간이 흐를수록 상기 제1 물질의 미세유체방울 또는 플러그(Plug)의 크기는 증가하게 되어, 상기 미세채널(33)의 유입부(31)에서 배출부(35)쪽으로 갈수록 상기 제1 물질의 크기는 감소하게 된다.On the contrary, when the first material is introduced at a constant rate and the inflow rate of the second material is reduced, the inflow rate of the second material is decreased relative to the inflow rate of the first material, and thus, the first material may increase with time. The size of the microfluidic droplets or plugs of the plug increases, so that the size of the first material decreases toward the
그래서, 상기 제1 물질의 크기를 증가 또는 감소시켜 랩온어칩(30) 내에서 각각의 변수를 달리하여 실험을 한번에 수행할 수 있도록 이루어지는 것이다.Thus, by increasing or decreasing the size of the first material it is possible to perform the experiment at once by varying each variable in the lab-on-a-chip (30).
여기서, 본 발명에서는 상기 제1 물질을 소수성의 점도가 상대적으로 높은 이온성 액체를 주입하고, 상기 제2 물질을 친수성의 점도가 상대적으로 낮은 PBS 버퍼를 사용한다.In the present invention, an ionic liquid having a relatively high hydrophobic viscosity is injected into the first material, and a PBS buffer having a relatively low hydrophilic viscosity is used as the second material.
이때, PBS(Phosphate Buffered Saline) 버퍼는 외부로부터 어느 정도의 산 또는 염기를 가해도 이에 따른 영향을 완충시켜주는 물질로써, 수소 이온 농도를 일정하게 유지하려는 성질을 가지므로, 상기 이온성 액체의 pH 및 이온 세기의 변화를 적도록 구비되는데, 예를 들어 세포는 삼투막으로 싸여있어 외부 이온 농도가 높은 경우에는 팽창하여 파괴될 위험이 있으므로, 이를 방지할 수 있는 것이다.At this time, PBS (Phosphate Buffered Saline) buffer is a material that buffers the effect even if a certain amount of acid or base from the outside, and has a property to maintain a constant hydrogen ion concentration, pH of the ionic liquid And it is provided so as to reduce the change in the ionic strength, for example, the cell is wrapped in the osmosis membrane, when the external ion concentration is high, there is a risk of expansion and destruction, it is possible to prevent this.
그리고, 세포 이외에도 단백질, 핵산 등의 대부분의 생물 물질들이 안정성 및 활성을 유지하기에 적절한 pH 범위를 가지는데, 이를 확보하는데 요구된다.In addition to cells, most biological materials such as proteins and nucleic acids have a suitable pH range for maintaining stability and activity, which are required to secure them.
더불어, 상기 광원(10)으로부터 조사된 빛은 세포막 또는 제1 물질과 제2 물질 사이에는 계면이 형성되는데, 성질이나 점도가 다른 두 물질 사이에서는 짙고 어두운 계면을 형성하는 성질로 인하여 투과되는 빛이 상기 제1 물질 및 제2 물질에서 투과되는 빛보다 적어, 상대적으로 광량이 적게 측정되며, 이에 따라 어둡게 나타나게 되며, 이에 따라 제1 물질 및 제2 물질을 구분가능하다.In addition, the light irradiated from the
그리고, 상기 랩온어칩(30)은 제1 펌프(21) 및 제2 펌프(23)에서 주입되는 제1 물질 및 제2 물질이 유입되는 유입부(31)와 상기 유입부(31)를 따라 유동하던 물질들이 교대로 혼합되도록 이루어져 유동되는 미세채널(33)과 이를 배출할 수 있 는 배출부(35)를 포함하여 이루어진다.In addition, the lab-on-
여기서, 상기 유입부(31)와 미세채널(33)이 이어지는 부분 A 에서는 상기한 바와 같이, 제2 펌프(23)에서 주입되는 제2 물질은 미세채널(33)방향에 대하여 상, 하로 수직되도록 유입되고, 제1 펌프(21)에서 주입되는 제1 물질은 미세채널(33)방향에 대하여 평행하도록 유입되어 제1 물질과 제2 물질이 교대로 미세채널(33)로 유입되게 된다.Here, in the portion A where the
또한, 상기 대물 렌즈(40)는 미세채널(33)의 일정 영역을 확대하도록 이루어지는데, 도면에서 도시한 바와 같이, 제1 물질 및 제2 물질이 교대로 미세유체방울 또는 플러그(Plug)를 이루는 것을 확대할 수 있도록 이루어진다.In addition, the
여기서, 상기 대물 렌즈(40)는 일정 영역(B)을 확대하여, 상기 일정 영역(B)에서 상기 광원(10)이 미세채널(33)을 투과한 광량을 상기 광전자증배관(50)에서 측정할 수 있도록 고정되게 상기 일정 영역(B)을 비춘다.Here, the
이때, 상기 일정 영역(B)은 제1 물질 및 제2 물질이 혼합되는 영역(A)을 제외한 미세 채널(33)의 어느 영역에서나 관찰 가능한데, 이는 어느 영역을 관찰하는지의 여부에 상관없이, 상기 제1 물질 및 제2 물질은 배출부(35) 방향으로 이동하므로, 어느 영역을 관찰하든지 시간에 따른 광량을 측정할 수 있기 때문이다.In this case, the predetermined area B may be observed in any area of the microchannel 33 except for the area A in which the first material and the second material are mixed, regardless of which area is observed. This is because the first material and the second material move in the direction of the
그리고, 광전자증배관(光電子增倍管, 50)은 상기 대물 렌즈(40)로 확대된 일정 영역(B)에서 상기 미세채널(33)을 통과하는 제1 물질 및 제2 물질을 투과한 빛 의 양인 광량을 측정할 수 있도록 구비되는데, 상기 광량은 아날로그 데이터이므로, 이를 디지털 데이터로 변환시킬 수 있는 D/A 변환기를 구비하는 것이 바람직하다.The
여기서, 광전자증배관(50)은 광전자가 물질에 충돌하면, 상기 물질 내의 전자에 에너지가 생겨 새로운 광전자가 고체 밖으로 튀어나오는 현상을 이용하여 광전류를 증폭하는 장치인데, 본 발명의 광전자증배관(50)은 투과되는 빛의 양인 광량(Number of Photon)을 측정할 수 있도록 구비된다.Here, the
더불어, 상기 결과 산출기(60)는 상기 광량을 시간에 따라 디지털 데이터로 정렬하며, 이에 따라 사용자에게 디스플레이할 수 있는 결과 출력부(61, 미도시)를 구비하는 것도 바람직한데, 상기 디스플레이하는 결과 출력부(61)에서는 도면에서 도시된 바와 같이, 시간에 따른 광량을 도시하며, 이에 따라 제1 물질 및 제2 물질의 부피(크기) 및 개수를 측정할 수 있고, 이는 다음 수식과 같다.In addition, the
여기서, 제1 물질의 미세유체방울 및 플러그 1개의 길이는 제1 펌프(21)에서 출력되는 설정 가능한 주입 속도와 상대적으로 점도가 높아 광 투과도가 낮은 제1 물질의 광량이 낮은 부분이 지나간 시간을 알게 되면 제1 물질의 미세유체방울 또는 플러그의 부피(V)를 알 수 있게 된다.Herein, the length of the microfluidic droplet and the plug of the first material is a relatively high viscosity and a time when the portion of the low light quantity of the first material having a low light transmittance is high relative to the settable injection speed output from the
이때, 미세유체방울 또는 플러그의 부피(V)를 알면, 제1 물질의 미세유체방울 또는 플러그의 길이를 알 수 있고, 이는 제1 물질의 미세유체방울 및 플러그의 크기를 알 수 있다는 의미이며, 크기를 알 수 있으면, 랩온어칩(30)에서 화학 반응 시간 및 양이 많은 물질과 화학 반응 시간 및 양이 적은 물질을 구분하여 반응시킬 수 있다.In this case, if the volume (V) of the microfluidic droplet or plug is known, the length of the microfluidic droplet or plug of the first material may be known, which means that the size of the microfluidic droplet and the plug of the first material may be known. If the size is known, the lab-on-
또한, 제1 물질은 제2 물질에 비하여 상대적으로 점도가 높아 빛의 투과도가 제2 물질보다 낮으므로, 광전자증배관(50)에서 측정할 수 있는 광량은 적게되고, 이에 따라 결과 산출기(60)의 그래프에서는 제1 물질의 부분에서는 광량이 상대적으로 낮게, 제2 물질의 부분에서는 광량이 상대적으로 높게된다.In addition, since the first material has a higher viscosity than the second material and a light transmittance is lower than that of the second material, the amount of light that can be measured in the
이를 통하여, 미세채널(33)에 제1 물질 및 제2 물질이 교대로 채워진 수를 셀 수 있는데, 제1 물질은 광량이 상대적으로 낮은 부분이고, 제2 물질은 광량이 상대적으로 높은 부분이므로, 상기 높은 부분 또는 낮은 부분을 세기만 하면 제1 물질 또는 제2 물질의 개수를 용이하게 알 수 있다.Through this, the number of the first material and the second material may be alternately filled in the
도 2는 본 발명에 따른 미세유체 측정장치의 주입 속도에 따른 크기를 비교한 도이고, 도 1을 참조하여 설명한다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 도 1의 B 부분을 확대하여 살펴보면, 상기 제1 물질 및 제2 물질이 섞여 교차되도록 미세유체방울 또는 플러그(Plug)를 형성하는 미세채널(33)의 시작 부분(A)을 지나서 미세채널(33)이 시작한다.Figure 2 is a view comparing the size according to the injection speed of the microfluidic measuring device according to the present invention, will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, when the B portion of FIG. 1 is enlarged and examined, the beginning portion of the
(a)의 경우에는, 제1 물질이 일정 속도로 유입되고, 제2 물질의 유입 속도를 증가시키는데, 이때 제1 물질의 유입 속도에 비하여 상대적으로 제2 물질의 유입 속도가 증가되므로, 시간이 흐를수록 상기 제1 물질의 미세유체방울 또는 플러그(Plug)의 크기는 감소하게 되어, 상기 미세채널(33)의 유입부(31)에서 배출부(35)쪽으로 갈수록 상기 제1 물질의 크기는 증가하게된다.In the case of (a), the first material is introduced at a constant rate and the inflow rate of the second material is increased, whereby the inflow rate of the second material is increased relative to the inflow rate of the first material, so that time is increased. As the flow rate decreases, the size of the microfluidic droplets or plugs of the first material decreases, and the size of the first material increases from the
반대로, 제1 물질이 일정 속도로 유입되고, 제2 물질의 유입 속도를 감소시키면, 제1 물질의 유입 속도에 비하여 상대적으로 제2 물질의 유입 속도가 감소되므로, 시간이 흐를수록 상기 제1 물질의 미세유체방울 또는 플러그(Plug)의 크기는 증가하게 되어, 상기 미세채널(33)의 유입부(31)에서 배출부(35)쪽으로 갈수록 상기 제1 물질의 크기는 감소하게 된다.On the contrary, when the first material is introduced at a constant rate and the inflow rate of the second material is reduced, the inflow rate of the second material is decreased relative to the inflow rate of the first material, and thus, the first material may increase with time. The size of the microfluidic droplets or plugs of the plug increases, so that the size of the first material decreases toward the
그래서, 상기 제1 물질의 크기를 증가 또는 감소시켜 랩온어칩(30) 내에서 각각의 변수를 달리하여 실험을 한번에 수행할 수 있도록 이루어지는 것이다.Thus, by increasing or decreasing the size of the first material it is possible to perform the experiment at once by varying each variable in the lab-on-a-chip (30).
도 3은 본 발명에 따른 미세유체 측정장치 중 결과 산출기로 출력된 그래프 이고, 도 1을 참조하여 설명한다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 도 1의 결과 산출기(60)는 바람직하게는 결과 출력부(61, 미도시)를 구비하여 시간에 따른 광량을 그래프로 디스플레이한다.3 is a graph output to the result calculator of the microfluidic measuring apparatus according to the present invention, will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the
여기서, 상기 결과 산출기(60)는 상기 광량을 시간에 따라 디지털 데이터로 정렬하며, 이에 따라 사용자에게 디스플레이할 수 있는 결과 출력부(61, 미도시)를 구비하여, 결과 출력부(61)에서는 도면에서 도시된 바와 같이, 시간에 따른 광량을 도시하며, 이에 따라 제1 물질 및 제2 물질의 부피(크기) 및 개수를 측정할 수 있다.Here, the
예를 들어, 도 3에 도시된 그래프에서 (가) 부분의 제1 물질 부피(크기) 및 개수와 (나) 부분의 제2 물질 부피(크기) 및 개수를 측정하도록 하며, (가) 부분의 시간은 약 10초, (나) 부분의 시간은 약 20초라고 하면, 하기식과 같다.For example, in the graph shown in FIG. 3, the first material volume (size) and number of (a) part and the second material volume (size) and number of (b) part are measured. Assuming that the time is about 10 seconds and the time of the part (b) is about 20 seconds, the following equation is obtained.
제2 물질의 길이 = 10초 * 제2 물질의 주입 속도 / 미세채널의 단면적Length of second material = 10 seconds * rate of injection of second material / cross-sectional area of microchannel
여기서, 제1 물질의 미세유체방울 및 플러그 1개의 길이는 제1 펌프(21)에서 출력되는 설정 가능한 주입 속도와 상대적으로 점도가 높아 광 투과도가 낮은 제1 물질의 광량이 낮은 부분이 지나간 시간을 알게 되면 제1 물질의 미세유체방울 또는 플러그의 부피를 알 수 있게 된다.Herein, the length of the microfluidic droplet and the plug of the first material is a relatively high viscosity and a time when the portion of the low light quantity of the first material having a low light transmittance is high relative to the settable injection speed output from the
그리고, 부피와 미세채널(33)의 폭 및 높이 등의 곱인 단면적을 알면, 제1 물질의 미세유체방울 및 플러그의 길이를 알 수 있고, 이는 제1 물질의 미세유체방울 및 플러그의 크기를 알 수 있다는 의미이며, 크기를 알 수 있으면, 랩온어칩(30)에서 화학 반응 시간 및 양이 많은 물질과 화학 반응 시간 및 양이 적은 물질을 구분하여 반응시킬 수 있다.And, knowing the cross-sectional area, such as the product of the volume and the width and height of the
또한, 제1 물질은 제2 물질에 비하여 상대적으로 점도가 높아 빛의 투과도가 제2 물질보다 낮으므로, 광전자증배관(50)에서 측정할 수 있는 광량은 적게되고, 이에 따라 결과 산출기(60)의 그래프에서는 제1 물질의 부분에서는 광량이 상대적으로 낮게, 제2 물질의 부분에서는 광량이 상대적으로 높게된다.In addition, since the first material has a higher viscosity than the second material and a light transmittance is lower than that of the second material, the amount of light that can be measured in the
이를 통하여, 미세채널(33)에 제1 물질 및 제2 물질이 교대로 채워진 수를 셀 수 있는데, 제1 물질은 광량이 상대적으로 낮은 부분이고, 제2 물질은 광량이 상대적으로 높은 부분이므로, 상기 높은 부분 또는 낮은 부분을 세기만 하면 제1 물질 또는 제2 물질의 개수를 용이하게 알 수 있다.Through this, the number of the first material and the second material may be alternately filled in the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 측정장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 미세유체 측정장치(1)는 광원(10)과 제1 펌프(21)와 제2 펌프(23)와 랩온어칩(30)과 대물 렌즈(40)와 광전자증배관(50)과 결과 산출기(60)와 결과 표시부(61)와 접안 렌즈(70)와 영상 장치(80)를 포함하여 이루어진다.Figure 4 is a block diagram schematically showing a microfluidic measuring device according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawings, the
여기서, 상기 광원(10)은 약 400nm - 700nm 의 파장을 가지는데, 가시 광선 을 포함하여 광원 장치에 따라 약간의 자외선 및 적외선의 파장을 가질 수 있으며, 이는 상기 랩온어칩(30)에 빛이 조사될 수 있는 위치로 구비된다.Here, the
그리고, 상기 제1 펌프(First Syringe Pump, 21)와 제2 펌프(Second Syringe Pump, 23)는 상기 랩온어칩(30)의 유입구(Inlet)로 각각 점도 및 특성이 다른 물질을 각기 다른 속도로 주입하도록 구비되는데, 제1 펌프(21)에서는 소수성인 제1 물질을 주입하고, 제2 펌프(23)에서는 친수성인 제2 물질을 주입하여, 상기 두 물질이 혼합되지 않도록 한다.The
여기서, 상기 제1 물질은 상기 랩온어칩(30)의 미세유체 유동방향에 수평되도록 유입부(31)에 주입되고, 상기 제2 물질도 상기 랩온어칩(30)의 미세유체 유동방향에 유입부(31)에 수평되도록 주입되나, 상기 제1 물질 및 제2 물질이 섞여 교차되도록 미세유체방울 또는 플러그(Plug)를 형성하는 미세채널(33)의 시작 부분(A)에서는 상기 제1 물질이 미세채널(33) 방향에 수평하도록 유입되고, 상기 제2 물질이 미세채널(33) 방향에 수직하도록 상, 하에서 유입된다.Here, the first material is injected into the
따라서, A 부분에서 제1 물질이 일정 속도로 유입되는 동안에, 상기 제2 물질은 상, 하 부분에서 일정 속도로 유입되기 때문에, 상기 제2 물질의 유입으로 인하여 상기 제1 물질은 미세유체방울 또는 플러그(Plug)를 형성한다.Therefore, while the first material is introduced at a constant speed in the portion A, the second material is introduced at a constant speed in the upper and lower portions, so that the first material is a microfluidic drop or A plug is formed.
더불어, 제1 물질이 일정 속도로 유입되고, 제2 물질의 유입 속도를 증가시키면, 제1 물질의 유입 속도에 비하여 상대적으로 제2 물질의 유입 속도가 증가되므로, 시간이 흐를수록 상기 제1 물질의 미세유체방울 또는 플러그(Plug)의 크기는 감소하게 되어, 상기 미세채널(33)의 유입부(31)에서 배출부(35)쪽으로 갈수록 상 기 제1 물질의 크기는 증가하게된다.In addition, when the first material is introduced at a constant rate and the inflow rate of the second material is increased, the inflow rate of the second material is increased relative to the inflow rate of the first material. The size of the microfluidic droplet or the plug (Plug) is reduced, the size of the first material is increased toward the
반대로, 제1 물질이 일정 속도로 유입되고, 제2 물질의 유입 속도를 감소시키면, 제1 물질의 유입 속도에 비하여 상대적으로 제2 물질의 유입 속도가 감소되므로, 시간이 흐를수록 상기 제1 물질의 미세유체방울 또는 플러그(Plug)의 크기는 증가하게 되어, 상기 미세채널(33)의 유입부(31)에서 배출부(35)쪽으로 갈수록 상기 제1 물질의 크기는 감소하게 된다.On the contrary, when the first material is introduced at a constant rate and the inflow rate of the second material is reduced, the inflow rate of the second material is decreased relative to the inflow rate of the first material, and thus, the first material may increase with time. The size of the microfluidic droplets or plugs of the plug increases, so that the size of the first material decreases toward the
그래서, 상기 제1 물질의 크기를 증가 또는 감소시켜 랩온어칩(30) 내에서 각각의 변수를 달리하여 실험을 한번에 수행할 수 있도록 이루어지는 것이다.Thus, by increasing or decreasing the size of the first material it is possible to perform the experiment at once by varying each variable in the lab-on-a-chip (30).
여기서, 본 발명에서는 상기 제1 물질을 소수성의 점도가 상대적으로 높은 이온성 액체를 주입하고, 상기 제2 물질을 친수성의 점도가 상대적으로 낮은 PBS 버퍼를 사용한다.In the present invention, an ionic liquid having a relatively high hydrophobic viscosity is injected into the first material, and a PBS buffer having a relatively low hydrophilic viscosity is used as the second material.
이때, PBS(Phosphate Buffered Saline) 버퍼는 외부로부터 어느 정도의 산 또는 염기를 가해도 이에 따른 영향을 완충시켜주는 물질로써, 수소 이온 농도를 일정하게 유지하려는 성질을 가지므로, 상기 이온성 액체의 pH 및 이온 세기의 변화를 적도록 구비되는데, 예를 들어 세포는 삼투막으로 싸여있어 외부 이온 농도가 높은 경우에는 팽창하여 파괴될 위험이 있으므로, 이를 방지할 수 있는 것이다.At this time, PBS (Phosphate Buffered Saline) buffer is a material that buffers the effect even if a certain amount of acid or base from the outside, and has a property to maintain a constant hydrogen ion concentration, pH of the ionic liquid And it is provided so as to reduce the change in the ionic strength, for example, the cell is wrapped in the osmosis membrane, when the external ion concentration is high, there is a risk of expansion and destruction, it is possible to prevent this.
그리고, 세포 이외에도 단백질, 핵산 등의 대부분의 생물 물질들이 안정성 및 활성을 유지하기에 적절한 pH 범위를 가지는데, 이를 확보하는데 요구된다.In addition to cells, most biological materials such as proteins and nucleic acids have a suitable pH range for maintaining stability and activity, which are required to secure them.
더불어, 상기 광원(10)으로부터 조사된 빛은 세포막 또는 제1 물질과 제2 물질 사이에는 계면이 형성되는데, 성질이나 점도가 다른 두 물질 사이의 계면에서는 투과되는 빛의 산란이 증가하므로, 결과적으로 투과하여 광전자증배관(50)에 도달하는 빛의 양이 감소되어, 상대적으로 광량이 적게 측정되며, 이에 따라 어둡게 나타나게 되며, 이에 따라 제1 물질 및 제2 물질을 구분가능하다.In addition, the light irradiated from the
그리고, 상기 랩온어칩(30)은 제1 펌프(21) 및 제2 펌프(23)에서 주입되는 제1 물질 및 제2 물질이 유입되는 유입부(31)와 상기 유입부(31)를 따라 유동하던 물질들이 교대로 혼합되도록 이루어져 유동되는 미세채널(33)과 이를 배출할 수 있는 배출부(35)를 포함하여 이루어진다.In addition, the lab-on-
여기서, 상기 유입부(31)와 미세채널(33)이 이어지는 부분 A 에서는 상기한 바와 같이, 제2 펌프(23)에서 주입되는 제2 물질은 미세채널(33)방향에 대하여 상, 하로 수직되도록 유입되고, 제1 펌프(21)에서 주입되는 제1 물질은 미세채널(33)방향에 대하여 평행하도록 유입되어 제1 물질과 제2 물질이 교대로 미세채널(33)로 유입되게 된다.Here, in the portion A where the
또한, 상기 대물 렌즈(40)는 미세채널(33)의 일정 영역을 확대하도록 이루어지는데, 도면에서 도시한 바와 같이, 제1 물질 및 제2 물질이 교대로 미세유체방울 또는 플러그(Plug)를 이루는 것을 확대할 수 있도록 이루어진다.In addition, the
여기서, 상기 대물 렌즈(40)는 일정 영역(B)을 확대하여, 상기 일정 영역(B)에서 상기 광원(10)이 미세채널(33)을 투과한 광량을 상기 광전자증배관(50)에서 측정할 수 있도록 고정되게 상기 일정 영역(B)을 비춘다.Here, the
이때, 상기 일정 영역(B)은 제1 물질 및 제2 물질이 혼합되는 영역(A)을 제외한 미세 채널(33)의 어느 영역에서나 관찰 가능한데, 이는 어느 영역을 관찰하는지의 여부에 상관없이, 상기 제1 물질 및 제2 물질은 배출부(35) 방향으로 이동하므로, 어느 영역을 관찰하든지 시간에 따른 광량을 측정할 수 있기 때문이다.In this case, the predetermined area B may be observed in any area of the microchannel 33 except for the area A in which the first material and the second material are mixed, regardless of which area is observed. This is because the first material and the second material move in the direction of the
그리고, 상기 대물 렌즈(40)로 확대된 일정 영역(B)에서 상기 미세채널(33)을 통과하는 제1 물질 및 제2 물질을 투과한 빛의 양인 광량을 측정할 수 있도록 구비되는데, 상기 광량은 아날로그 데이터이므로, 이를 디지털 데이터로 변환시킬 수 있는 D/A 변환기를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, in the predetermined region B enlarged by the
그리고, 광전자증배관(光電子增倍管, 50)은 상기 대물 렌즈(40)로 확대된 일정 영역(B)에서 상기 미세채널(33)을 통과하는 제1 물질 및 제2 물질을 투과한 빛의 양인 광량을 측정할 수 있도록 구비되는데, 상기 광량은 아날로그 데이터이므로, 이를 디지털 데이터로 변환시킬 수 있는 D/A 변환기를 구비하는 것이 바람직하다.The
여기서, 광전자증배관(50)은 광전자가 물질에 충돌하면, 상기 물질 내의 전자에 에너지가 생겨 새로운 광전자가 고체 밖으로 튀어나오는 현상을 이용하여 광전류를 증폭하는 장치인데, 본 발명의 광전자증배관(50)은 투과되는 빛의 양인 광량(Number of Photon)을 측정할 수 있도록 구비된다.Here, the
더불어, 상기 결과 산출기(60)는 상기 광량을 시간에 따라 디지털 데이터로 정렬하며, 이에 따라 사용자에게 디스플레이할 수 있는 결과 출력부(61)를 구비하는 것도 바람직한데, 상기 디스플레이하는 결과 출력부(61)에서는 도면에서 도시된 바와 같이, 시간에 따른 광량을 도시하며, 이에 따라 제1 물질 및 제2 물질의 부피(크기) 및 개수를 측정할 수 있다.In addition, the
여기서, 제1 물질의 미세유체방울 및 플러그 1개의 길이는 제1 펌프(21)에서 출력되는 설정 가능한 주입 속도와 상대적으로 점도가 높아 광 투과도가 낮은 제1 물질의 광량이 낮은 부분이 지나간 시간을 알게 되면 제1 물질의 미세유체방울 또는 플러그의 부피를 알 수 있게 된다.Herein, the length of the microfluidic droplet and the plug of the first material is a relatively high viscosity and a time when the portion of the low light quantity of the first material having a low light transmittance is high relative to the settable injection speed output from the
또한, 미세채널(33)의 높이와 폭(W)을 알면, 제1 물질의 미세유체방울 및 플러그의 길이를 알 수 있고, 이는 제1 물질의 미세유체방울 및 플러그의 크기를 알 수 있다는 의미이며, 크기를 알 수 있으면, 랩온어칩(30)에서 화학 반응 시간 및 양이 많은 물질과 화학 반응 시간 및 양이 적은 물질을 구분하여 반응시킬 수 있다.In addition, if the height and width (W) of the
또한, 제1 물질은 제2 물질에 비하여 상대적으로 점도가 높아 빛의 투과도가 제2 물질보다 낮으므로, 광전자증배관(50)에서 측정할 수 있는 광량은 적게되고, 이에 따라 결과 산출기(60)의 그래프에서는 제1 물질의 부분에서는 광량이 상대적으로 낮게, 제2 물질의 부분에서는 광량이 상대적으로 높게된다.In addition, since the first material has a higher viscosity than the second material and a light transmittance is lower than that of the second material, the amount of light that can be measured in the
이를 통하여, 미세채널(33)에 제1 물질 및 제2 물질이 교대로 채워진 수를 셀 수 있는데, 제1 물질은 광량이 상대적으로 낮은 부분이고, 제2 물질은 광량이 상대적으로 높은 부분이므로, 상기 높은 부분 또는 낮은 부분을 세기만 하면 제1 물질 또는 제2 물질의 개수를 용이하게 알 수 있다.Through this, the number of the first material and the second material may be alternately filled in the
그리고, 접안 렌즈(70)는 상기 대물 렌즈(40)로 확대한 미세채널(33)의 일정 영역을 사용자가 볼 수 있도록 상기 대물 렌즈(40) 상에 구비되는 것이 바람직하며, 사용자가 볼 수 있는 영상을 촬영하여 출력할 수 있도록 영상 장치(80)가 구비되는 것도 바람직하다.In addition, the
도 5는 본 발명에 따른 실시예인 도 4를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 측정장치(1)는 광원(10)과 제1 펌프(21)와 제2 펌프(23)와 랩온어칩(30)과 대물 렌즈(40)와 광전자증배관(50)과 결과 산출기(60)와 결과 표시부(61)와 접안 렌즈(70)와 영상 장치(80)를 포함하여 이루어진다.5 is a perspective view schematically showing FIG. 4 as an embodiment according to the present invention. As shown in the drawings, the
상기 광원(10)은 약 400nm - 700nm 의 파장으로 랩온어칩(30)에 빛을 조사하고, 상기 제1 펌프(First Syringe Pump, 21)와 제2 펌프(Second Syringe Pump, 23)는 상기 랩온어칩(30)의 유입구(Inlet)로 각각 점도 및 특성이 다른 물질을 각기 다른 속도로 주입한다.The
또한, 상기 대물 렌즈(40)는 미세채널(33)의 일정 영역을 확대하여, 상기 광원(10)이 미세채널(33)을 투과한 광량을 상기 광전자증배관(50)에서 측정할 수 있도록 고정된다.In addition, the
그리고, 광전자증배관(50)은 상기 대물 렌즈(40)로 확대된 일정 영역에서 상기 미세채널(33)을 통과하는 제1 물질 및 제2 물질을 투과한 빛의 양인 광량을 측정하여, 상기 광량을 시간에 따라 디지털 데이터로 정렬하며, 이에 따라 사용자에게 디스플레이할 수 있는 결과 산출기(60)의 결과 출력부(61)로 보내고, 이를 시간에 따른 광량을 그래프로 도시할 수 있다.In addition, the
더불어, 접안 렌즈(70)로 상기 대물 렌즈(40)로 확대한 미세채널(33)의 일정 영역을 사용자가 볼 수 있고, 영상 장치(80)로 사용자가 볼 수 있는 영상을 촬영하여 출력한다.In addition, the user can see a certain area of the microchannel 33 enlarged by the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세유체 측정장치를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 7은 본 발명의 따른 일 실시예인 도 6을 개략적으로 도시한 정면도이며, 도 1을 참조하여 설명한다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 미세유체 측정장치(1)는 도 1의 미세유체 측정장치(1)에 선택적 관찰 수단(90)이 더 포함된다.FIG. 6 is a block diagram schematically showing a microfluidic measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a front view schematically showing FIG. 6 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. do. As shown in the figure, the
여기서, 상기 선택적 관찰 수단(90)은 상기 대물 렌즈(40)와 광전자증배관(50) 사이에 구비되어 대물 렌즈(40)로 확대된 미세채널(33)의 폭보다 작은 영역 만을 측정할 수 있도록 홀을 형성한다.Here, the selective observation means 90 is provided between the
그리고, 미세채널(33) 이외의 영역에 대하여 반사 및 투과된 광량을 제외시킴으로써, 광전자증배관(90)에서 감지하는 광량을 감소시키고, 광량을 측정하는 광전자증배관(50)으로부터 결과 산출기(60)로 광량을 전달하여 그래프 및 수치화할 때, 광량의 오버 플로우(Over Flow)를 제거할 수 있도록 미세채널(33) 내에서 반사 및 투과된 광량만을 측정하도록 구비된다.Then, by excluding the amount of light reflected and transmitted to regions other than the
상기 홀의 형상은 상기 미세채널(33)에 대응되도록 형성되는 것이 바람직하며, 어떤 형상으로도 형성 가능하다.The shape of the hole is preferably formed to correspond to the
도 8은 본 발명에 따른 미세유체 측정방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 미세유체 측정방법은 광원에서 빛을 랩온어칩으로 조사하면서 시작된다(S10).8 is a flow chart schematically showing a microfluidic measuring method according to the present invention. As shown in the figure, the microfluidic measuring method according to the present invention starts by irradiating light with a lab-on-a-chip from a light source (S10).
여기서, 상기 랩온어칩으로 제1 펌프 및 제2 펌프를 통하여 제1 물질 및 제2 물질이 미세채널의 유입구로 주입된다(S20).Here, the first material and the second material are injected into the inlet of the microchannel through the first pump and the second pump to the lab-on-a-chip.
또한, 미세채널을 대물렌즈로 확대시켜, 상기 미세채널의 특정 영역에서 제1 물질 및 제2 물질을 투과한 광량을 광전자증배관으로 전달하여 광량을 측정하도록 한다(S30).In addition, the microchannels are enlarged by the objective lens, and the amount of light transmitted through the first material and the second material in the specific region of the microchannel is transferred to the photomultiplier tube to measure the amount of light (S30).
그리고, 광전자증배관으로 입사된 광량을 디지털 데이터로 변환시켜, 미세채널에 형성된 제1 물질 및 제2 물질의 부피(크기) 및 개수를 결과 산출기로 계산하고, 이를 바람직하게는 결과 표시기로 디스플레이한다(S40).Then, the amount of light incident on the photomultiplier tube is converted into digital data, and the volume (size) and the number of the first material and the second material formed in the microchannel are calculated by the result calculator, and preferably displayed by the result indicator. (S40).
도 9는 본 발명에 따른 미세유체 측정방법 중 미세유체의 크기 및 개수를 산출하는 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이며, 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 미세유체 측정방법 중 미세유체의 크기 및 개수를 산출하는 방법은 결과 산출기로 미세채널을 통과하는 제1 물질 및 제2 물질의 광량을 시간순으로 정렬하는 것으로 시작한다(S41).9 is a flowchart schematically illustrating a method of calculating the size and number of microfluids in the microfluidic measuring method according to the present invention. As shown in the drawing, FIG. The method for calculating the size and the number starts with aligning the amount of light of the first material and the second material passing through the microchannel with the result calculator in chronological order (S41).
그리고, 미세채널에 교차되도록 형성된 제1 물질 및 제2 물질의 부피를 시간 및 속도로 산출한다(S43).Then, the volume of the first material and the second material formed to cross the microchannel is calculated at time and speed (S43).
더불어, 제1 물질 및 제2 물질의 부피와 상기 미세채널의 단면적으로 상기 제1 물질 및 제2 물질의 길이를 산출한다(S45).In addition, the lengths of the first material and the second material are calculated based on the volume of the first material and the second material and the cross-sectional area of the microchannel (S45).
마지막으로, 제1 물질 및 제2 물질의 서로 다른 광량으로, 미세채널에 형성된 제1 물질 및 제2 물질의 수를 카운트하여, 이를 산출한다(S47).Finally, the number of the first material and the second material formed in the microchannels is counted using different amounts of light of the first material and the second material, and this is calculated (S47).
이때, 제1 물질과 제2 물질은 서로 다른 점도를 가지고 있으므로, 인접한 2개의 상(相)사이의 경계면에서는 광량이 급격히 감소하므로, 이에 따라 산출하는 것도 가능하다.At this time, since the first material and the second material have different viscosities, the amount of light is drastically reduced at the interface between two adjacent phases, and thus it is possible to calculate accordingly.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허 청구 범위내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above by way of example, the scope of the present invention is not limited to such specific embodiments, and those skilled in the art are appropriate within the scope described in the claims of the present invention. It will be possible to change.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 가시 광선을 포함한 빛이 물질을 투과한 광량을 광전자증배관으로 시간에 따른 광량을 측정하 고, 광량 변화로 물질의 개수를 알 수 있으며, 주입 속도, 랩온어칩의 미세채널 폭, 시간 등을 통하여 물질의 크기를 용이하게 산출할 수 있고, 랩온어칩을 확대한 대물 렌즈와 광전자증배관 간에 미세채널의 특정 영역만 볼 수 있도록 홀을 형성시켜 선택적으로 영역의 광량을 측정할 수 있고, 미세 채널 내부를 지나는 미세유체방울 또는 플러그 및 미세입자의 크기를 실시간으로 측정하는 것이 용이하여 미세유체장치에서의 물질 분석에 폭넓게 활용될 수 있는 등의 효과를 거둘 수 있다.As described above, the present invention having the configuration as described above measures the amount of light over time by the photomultiplier tube with the amount of light transmitted through the material, including the visible light, and the number of materials can be determined by the change in the amount of light, The size of the material can be easily calculated through the injection speed, the width of the microchannel of the lab-on-a-chip, the time, etc. It can be formed to selectively measure the amount of light in the area, and it is easy to measure the size of the microfluid droplets or plugs and microparticles passing through the microchannel in real time, so that it can be widely used for analyzing the material in the microfluidic device. Can be effective.
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